電動汽車充電系統建設應用研究

摘要：隨著現代化技術的不斷進步和能源緊缺壓力的日益加大，新能源的電動汽車開始進入人們的視野，并引起了極大的社會關注。電動汽車作為一種節約能源、無污染的綠色交通工具，受到了人們極大的歡迎。電動汽車的發展有利于改善城市環境，減小能源消耗，因此也被政府大為倡導。文章對電動汽車充電系統的建設應用進行了研究。

關鍵詞：電動汽車；充電設備；充電站建設；信息化管理；新能源汽車 文獻標識碼：A

中圖分類號：U469 文章編號：1009-2374（2016）28-0008-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.005

就我國汽車行業而言，最普遍使用的是石油做燃料。然而我國的石油資源相對匱乏，對我國汽車行業造成了一定的沖擊，加之燃油式汽車排放汽車尾氣帶來了極大的環境污染問題，于是電動汽車作為一種新能源汽車，開始應用于生活。發展電動汽車不僅有利于平衡能源結構，提高能源利用效率，保護我國能源安全，而且極大地緩解了環境污染問題，此外還帶動了汽車行業跨越式發展。充電系統作為一個新型的產業，具有極大的發展潛力。

1 電動汽車的充電需求分析

1.1 電動汽車的運行模式

電動汽車在不同的運行模式下會對其充電時間和繼續行駛的能力產生不同的要求，進而直接對充電站建設的方式及其需要的功率產生影響。具體來說，在公交車的運行模式下，電動公交車可以在停運期間利用專門停車場內的汽車充電站進行正常充電，但由于公交電動車的電量只能滿足一次單程的行駛，因此在行駛過程中遇到緊急狀況時要快速補充電能。在出租車的運行模式下，由于出租車沒有固定的行程，因此要根據出租車實際充電后還能繼續行駛的距離來尋找相應出行范圍內的電動充電樁來實現充電需求。在公務車和社會車輛的運行模式下，則要在政府機關、行政事業單位的停車區域內或者是居民小區內建設相應的充電設備來滿足其需要。此外，汽車進入充電站的時間會對充電站的功率產生直接的影響，過于集中的充電時間往往對充電站的電力負荷造成較大壓力，充電站的功率需求也相應增大。

1.2 電動汽車的總體電量需求

電動汽車的充電量總體需求是由電動汽車的數量和電動汽車平均每日電能消耗量決定的。有相關資料數據顯示，到2020年電動汽車總量會達到70000輛，平均每天電能消耗量在18400度。由此可見，電動汽車的充電需求總量極大，發展前景廣闊。

1.3 電動汽車的充電時間要求

電動汽車的充電時間和其運行模式有一定的關聯，但不同的充電時間需要使用不同的充電方式完成。通常情況下，在電動汽車運行的高峰期，充電時間緊迫，應采用快速充電的方式或者更換電池的方法來補充急需的電能；而在充電時間要求較低時，要利用停運期間或者是充電低谷時期進行充分的充電，儲備電能。

1.4 電動汽車的特性

不同的電動汽車特性決定了不同的充電方式、控制充電策略以及最佳的充電率，因此對于不同動力電池的電動汽車要采用不同的充電方法，控制最佳的充電率，這就形成了電動汽車充電市場的多樣化需求。

1.5 受充電場所和環境的影響

電動汽車的充電和放電情況會受到充電場所和外部環境的影響。充電電池的接受能力極易受外界溫度的影響，電池的接受能力最強是在常溫下實現的，一旦溫度降低，充電接受能力便會逐步降低，進而功率需求進一步增加。

2 電動汽車充電模式研究

電動汽車充電模式根據電池組的技術和使用特性可分為常規充電、快速充電和快速更換電池組三種：

2.1 常規充電

蓄電池在終止放電后要采用小電流的恒壓立即充電，充電時間5～8小時為宜。蓄電池由于在電量低谷進行充電，通常充電成本較低，而且有利于提高充電效率和延長電池使用壽命。常規充電的場所一般規模較大，在居住小區、停車場以及公共充電站均可以實現。

2.2 快速充電

快速充電又稱應急充電，是指使用較大的電流在較短的時間內進行充電服務。快速充電由于充電時間短而較受歡迎，而且快速充電不需要占用大面積的停車區域，可以快速滿足行駛需求，但快速充電由于使用電流較大而對公用電網不利，需要專門的充電站。

2.3 快速更換電池組

即通過快速更換電池組的方式來達成充電的目的。由于快速更換的方式專業化要求極高，還需要配置專門的人員使用專門的工具進行，因此同樣只適用于專門的充電站。

3 建設電動汽車智能充電信息云平臺

開放互聯的電動汽車智能充電信息云平臺的功能主要由充電服務移動APP、充電運營管理系統、大數據分析應用和電子商城應用等部分組成。根據電動汽車智能充電信息平臺的構建圖，從其功能角度出發，下面做進一步的介紹：

3.1 建設充電服務移動APP

充電服務移動APP主要是指在電動汽車智能終端或手機上提供充電提醒、充電規劃、預約充電、過程提醒、充電支付以及服務評價等服務。也就是說，電動汽車的整個充電過程都可以通過網絡來完成，是一項全自動化、智能化的工作。

對于充電服務移動APP的設計，要在首頁顯示功能清單，對用戶要查詢的信息或使用的功能進行引導，然后點擊按鈕進入用戶所需功能主界面，隨后用戶根據需要進行選擇充電站、充電預約、導航進入該充電站預約位置，通過在充電機上掃碼實現充電。在充電過程中，用戶可以通過手機查詢充電狀況，待提醒充電完成后網上支付相關費用。當然，在充電過程中，用戶可以通過該系統進入個人主頁，查詢賬戶余額等信息，完善個人信息，同時也可以瀏覽其他網頁，查看更多資訊。

3.2 進行充電運營管理

對充電系統的運營管理應該覆蓋對充電機及其輔助設備、用戶以及充電負荷調控三部分的管理，因此要建立多層次、多樣化的管理機制，加強監控工作，及時了解充電機使用狀況以及用戶的需求，進而對充電運營進行有效管理。

3.3 建設充電站

建設充電站是整個充電系統建設中的最重要環節，是電動汽車進行充電的重要服務設施，因此要加強充電站的建設。

3.3.1 充電站結構介紹。

第一，充電站主體結構。充電站是一個封閉的充電間，主要由配電站、監控室、電機、充電平臺等構成。其中配電站包括高壓配電和照明及其他用電配電兩部分，高壓配電主要通過變壓器來滿足電動汽車的充電需求，另一部分則用于照明、控制系統的供電，此外還應該配置可計量電量的設備。監控室主要是完成實時監控充電機運行情況，并處理相關數據等。充電機是充電的主要設備。充電平臺應便于電池的裝卸和擺放。

第二，充電站組成部分。充電站除了重要的主體結構外，還有很多組成部分，包括停車場及電源插頭、電池更換及周轉接待處、電池充電及存放的庫房、工作職員休息和操縱監控室及車輛檢驗站、維護車間等。

3.3.2 充電站建設場所。充電站作為獨立的設備和設施，其分布地極為重要。因此，在充電站建設中要選擇數量較多、位置集中的市中心，要有專門的充電服務中心，就像加油站一樣。當然，充電站的建設要充分利用已有的停車場所或者利用地下、橋下空間，最大程度地減少對土地的浪費。此外，充電站要分散布局，實現充電系統的全覆蓋化。

3.3.3 充電站建設成本。由于充電站的建設方式有外部接入、資金投入和內部布局等，因此，在建設過程中，要充分考慮建設成本，包括占地面積、電壓等級、電力負荷量以及充電機的數量等，特別是外部接入的建設成本。

3.3.4 充電站建設規模。充電站建設的規模是影響成本的重要因素。因此要根據市場需求來嚴格控制建設規模，既要最大限度地滿足客戶的需求，又要減少資本投入，實現利益最大化。

3.4 建立大數據分析應用平臺

在整個充電系統信息平臺中，要注意收集樁、車、用戶、道路等的全方位信息，并對這些數據作進一步的分析處理，采用大數據分析的方法來了解用戶的特殊需要，實現個性化服務。

3.5 引進電子商城界面

對無數的用戶而言，電動汽車充電的時間是空閑的。我們可以充分利用該時間引進電子商城界面，使用戶在電子商城中購進所需要的相關產品，將公共充電的“時間成本”轉化為“商業價值”。

4 結語

電動汽車是未來新能源汽車的發展方向，更是汽車產業實現結構調整的有效方式，因此電動汽車應被廣泛推向消費市場。而在目前的推廣活動中，仍然存在很多亟待解決的問題，最首要的就是充電的問題。想要更好地促進電動汽車的發展，必須完善充電配套設施，建立電動汽車智能充電信息平臺，使汽車用戶能夠自由地使用信息化、自動化的APP網絡系統來完成充電事項，真正實現電動汽車充電服務的高效化、智能化，進而滿足社會大眾的充電需求。

參考文獻

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作者簡介：陳華鋒（1985-），男，廣東深圳人，深圳供電局有限公司中級工程師，研究方向：電網通信及信息技術。

（責任編輯：黃銀芳）